ミイデラゴミムシなどの「爆発するゴミムシ」は、敵に襲われると腹部の先端から高温で刺激性のある液体を噴射します。体内に火をつけているわけではありません。別々に用意した物質を小さな反応室で混ぜ、化学反応で生じた熱と圧力を利用しているのです。
どんな虫なの？
ミイデラゴミムシはオサムシ科の甲虫で、英語ではこの仲間を「bombardier beetle（爆撃手の甲虫）」と呼びます。ゴミムシの仲間すべてが同じ仕組みをもつわけではありません。今回紹介する高速の断続噴射については、特にBrachininiというグループの研究が詳しく行われています。
なぜ熱い液体を噴射できるの？
腹部には材料を蓄える部分と、化学反応を起こす部分があります。貯蔵部には主に過酸化水素とヒドロキノン類を含む液体があり、反応室には反応を進める酵素が存在します。敵が近づくと材料が反応室へ送られ、刺激性のあるベンゾキノン類などができるとともに熱が発生します。水蒸気などによって内部の圧力が高まり、液体が外へ噴き出します。
一部の爆発噴射型ゴミムシでは噴射液が約100℃に達することが報告されています。ただし、すべての種や状況で同じ温度になるという意味ではありません。
自分の体はなぜ傷つかないの？
秘密は頑丈な反応室と、材料の流れを調節する弁にあります。2015年の研究では、研究者が生きたゴミムシの腹部を高速X線撮影し、内部で起こる現象を直接観察しました。
反応によって圧力が高まると、反応室の壁の一部が変形して入口の弁を閉じます。噴射によって圧力が下がると弁が再び開き、次の材料が入ります。つまり、筋肉で一回ずつ弁を操作するのではなく、反応自体が弁の開閉を引き起こす仕組みです。
この結果、噴射は一続きではなく、非常に短い間隔のパルスとして繰り返されます。研究者は、この構造が高温・高圧から虫の体を守ることにも役立つと考えています。ただし、細かな防御効果のすべてが実験で確定したわけではありません。
どうやって仕組みを調べたの？
肉眼では腹部の中を見られません。Arndtらの研究チームは、強いX線を使う「シンクロトロン」という装置と高速撮影を組み合わせ、内部の気泡や弁の動きを調べました。これにより、以前から考えられていた圧力による自動開閉の仕組みを裏づけました。
触っても大丈夫？
刺激性のある防御液を出すため、見つけてもつかんだり、顔に近づけたりしないようにしましょう。噴射の仕組みを試すために虫を刺激する必要はありません。自然の中で観察するだけでも、昆虫の多様な防御方法を知るきっかけになります。
ほかの昆虫の防御方法との違い
ハチの毒針や、体に毒を蓄える昆虫など、防御の方法はさまざまです。爆発噴射型ゴミムシの特徴は、危険が迫った瞬間に化学反応で熱と圧力をつくり、液体を噴き出す点です。ほかの昆虫の防御については、毒をもつ昆虫の解説も参考になります。また、クモが自分の巣にくっつかない理由では、化学反応とは異なる体の仕組みを紹介しています。
まとめ
爆発するゴミムシは、体内の化学反応で生まれる熱と圧力を防御に利用しています。材料を蓄える場所と反応室を分け、圧力で弁を自動的に開閉させることが重要です。小さな昆虫の体にも、物理学と化学で説明できる精巧な仕組みが隠れています。
参考文献
- Arndt EM, Moore W, Lee WK, Ortiz C. (2015). Mechanistic origins of bombardier beetle (Brachinini) explosion-induced defensive spray pulsation. Science 348:563–567. DOI:10.1126/science.1261166
- Di Giulio A, Muzzi M, Romani R. (2015). Functional anatomy of the explosive defensive system of bombardier beetles. Arthropod Structure & Development 44:468–490. DOI:10.1016/j.asd.2015.08.013
- Massachusetts Institute of Technology (2015). How some beetles produce a scalding defensive spray.
アイキャッチ画像は甲虫のイメージであり、ミイデラゴミムシの種同定写真ではありません。写真：Niek Doup / Unsplash。
